(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のゴム型本体と、このゴム型本体の上下開口部に嵌合された蓋体とから構成され、
前記ゴム型本体及び前記蓋体とにより画成される空間に粉末状の成形原料が充填され、前記ゴム型本体をこのゴム型本体の外周部から圧力媒体により等方圧加圧することにより、成形原料を加圧成形する等方圧加圧装置のゴム型において、
前記ゴム型本体の内周面と前記蓋体の内面との接線を含む当該ゴム型本体の内周部が、前記ゴム型本体を構成する他の部分のゴム材料より硬度の高い高硬度ゴムからなる環状ゴム部材により構成されると共に、
前記ゴム型本体における前記環状ゴム部材の内周面と、その他ゴム型本体の内周面との間に段差が無いことを特徴とする等方圧加圧装置のゴム型。
【請求項２】
前記環状ゴム部材が、前記ゴム型本体に設けられた周溝内に埋設接合されてなることを特徴とする請求項１に記載の等方圧加圧装置のゴム型。
【請求項３】
前記環状ゴム部材が、前記高硬度ゴムと前記ゴム型本体の間に、１層または２層以上からなる中間ゴム層が設けられると共に、この中間ゴム層のゴム硬度が、前記高硬度ゴムとゴム型本体のゴム硬度の中間の硬度とされてなることを特徴とする請求項１または２に記載の等方圧加圧装置のゴム型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等方圧加圧装置のゴム型に係り、特に、乾式等方圧加圧装置のゴム型の消耗品としてのメリットを無くして、生産性の低下や加圧装置のコストアップを招くことの無い等方圧加圧装置のゴム型に関する。
【背景技術】
【０００２】
等方圧加圧装置は、流体を圧力媒体として、通常１００ＭＰａ以上の高圧の等方圧を粉末材料等に加え、中実棒状体、円筒体或いは有底円筒体等の種々の形状に成形する装置であり、セラミックスや粉末冶金の分野で有力な成形装置として利用されている。この様な等方圧加圧装置には、ゴム型を直接、水等の圧力媒体中に入れて加圧する湿式によるものと、圧力容器内に組み込まれたゴム型を介して加圧する乾式によるものとがある。
【０００３】
乾式等方圧加圧装置のゴム型では、圧力容器や蓋との嵌合部において加圧による弾性変形が拘束されるのに対し、嵌合部以外の他の部分は半径方向に大きく変形するため、前記嵌合部と非嵌合部との間でゴム型の変形量が急激に変化する結果、成形品の外径寸法に軸方向の不均一を生じたり、これに起因する欠けや割れが発生して、歩留まり低下に至ることもあった。また、ゴム型の嵌合部において損耗が著しく、ゴム型寿命の低下要因となったり、圧力容器とのシール性が低下して、成形型内に圧力媒体が侵入して成形不良を生じさせるという問題もあった。
【０００４】
そこで先ず、この様な問題点を改善するための従来技術につき、以下添付図４，５も参照しながら説明する。図４は従来例１に係る冷間静水圧加圧成形用成形型の実施例を示す断面図、図５は従来例２に係る乾式冷間正水圧加圧装置の実施例を示す立面断面図である。
【０００５】
従来例１に係る冷間静水圧加圧成形用成形型は、図４に示す如く、粉体材料１２が収容されるゴム型１３の開口部１４が、金属製蓋体１５により着脱自在に施蓋され、蓋体１５が、ゴム型１３内に挿着される小径部１８と、ゴム型１３外部に位置し且つゴム型１３の端面と接当する大径部１９とを有するものにおいて、小径部１８の内端縁部の外周面とゴム型１３の内周面間に、弾性材料からなる介装リング１１を配設することにより、粉体材料１２の加圧時に変形するゴム型１３当該部の損耗を防止するものである（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、この従来例１に係る加圧成形用成形型は、介装リング１１を配設することにより、ゴム型１３の端部開口径は小さくせざるを得ない。従来例１はそれが許容される場合のみ適用可能であり、ゴム型１３の内径が単純円形状でなければならない場合（例えば、図４に示す様な円筒形状の成形において、ゴム型１３の内径とマンドレル１６の外径との差が非常に小さい場合、或いは粉体材料１２の供給後に充填密度を向上させる目的で、ゴム型１２内径より僅か小径の治具により粉体材料１２を圧縮する必要がある場合）では適用できない。
【０００７】
また、介装リング１１は消耗品として交換する目的で、金属製蓋体１５及びゴム型１３から分離可能な構造となっているため、高生産性が要求される自動装置（乾式ＣＩＰ装置等）では、介装リング１１の着脱工程のため複雑な工程が必要となり、生産性の低下と装置コストの増大要因となる。尚、介装リング１１を接着等により固定するとしても、ゴム型１３に固定する場合は、介装リング１１を消耗品とするメリットが無くなり、金属製蓋体１５に固定する場合は、ゴム型１３との間に粉体材料１２が侵入し加圧により介装リング１１を破損する恐れがある。従って、全自動式ＣＩＰ装置等では、介装リング１１の無い単純形状のゴム型が望ましい。
【０００８】
次に、従来例２に係る乾式冷間静水圧加圧装置は、図５に示す如く、上下パンチ２６，２７の少なくとも何れか一方の端面に、加圧ゴム型２２による径方向の成形圧力を受けて弾性変形することで軸方向の加圧力を付与すると共に、弾性復元可能なゴム蓋２３を装着し、該装着面の反対側に被成形体２１と接触する金属製スペーサ２４を設けたものである（特許文献２参照）。
【０００９】
しかしながら、この従来例２は、上下パンチ２６，２７の少なくとも何れか一方の端面に、ゴム蓋２３と金属製スペーサ２４を設けることにより、加圧ゴム型２２の端面の変形を抑えているが、その部分だけ上下方向の成形スペースが減少するという課題がある。また、金属製スペーサ２４の存在により、その部分だけ変形が不均一になるという問題もあった。
【００１０】
更に、従来例３に係る乾式冷間静水圧加圧装置は、内側ゴム筒型を外側ゴム筒型に対して薄肉でかつゴム硬度を高くしているが、その目的はゴム型の交換を容易にしたり価格を抑えることにある。しかしながら、全面に亘って内側ゴム筒型のゴム硬度を高くしているので、内側ゴム筒型の高さ方向中央部の弾性変形が小さくなり、ゴム型としての弾性が劣るものとなる（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１−６６０９９号公報
【特許文献２】実公平７−３９５０３号公報
【特許文献３】実公平５−４９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の目的は、様々な使用状況下にも適用可能で、加圧時のゴム型内壁の損傷を防止できる等方圧加圧装置のゴム型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る等方圧加圧装置のゴム型が採用した手段は、円筒状のゴム型本体と、このゴム型本体の上下開口部に嵌合された蓋体とから構成され、前記ゴム型本体及び前記蓋体とにより画成される空間に粉末状の成形原料が充填され、前記ゴム型本体をこのゴム型本体の外周部から圧力媒体により等方圧加圧することにより、成形原料を加圧成形する等方圧加圧装置のゴム型に関する。
【００１４】
そして、本発明の請求項１に係る等方圧加圧装置のゴム型が採用した手段は、前記ゴム型本体の内周面と前記蓋体の内面との接線を含む当該ゴム型本体の内周部が、前記ゴム型本体を構成する他の部分のゴム材料より硬度の高い高硬度ゴムからなる環状ゴム部材により構成されると共に、前記ゴム型本体における前記環状ゴム部材の内周面と、その他ゴム型本体の内周面との間に段差が無いことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項２に係る等方圧加圧装置のゴム型が採用した手段は、請求項１に記載の等方圧加圧装置のゴム型において、前記環状ゴム部材が、前記ゴム型本体に設けられた周溝内に埋設接合されてなることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項３に係る等方圧加圧装置のゴム型が採用した手段は、請求項１または２に記載の等方圧加圧装置のゴム型において、前記環状ゴム部材が、前記高硬度ゴムと前記ゴム型本体の間に、１層または２層以上からなる中間ゴム層が設けられると共に、この中間ゴム層のゴム硬度が、前記高硬度ゴムとゴム型本体のゴム硬度の中間の硬度とされてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に係る等方圧加圧装置のゴム型によれば、円筒状のゴム型本体と、このゴム型本体の上下開口部に嵌合された蓋体とから構成され、前記ゴム型本体及び前記蓋体とにより画成される空間に粉末状の成形原料が充填され、前記ゴム型本体をこのゴム型本体の外周部から圧力媒体により等方圧加圧することにより、成形原料を加圧成形する等方圧加圧装置のゴム型に関する。
【００１８】
そして、前記ゴム型本体の内周面と前記蓋体の内面との接線を含む当該ゴム型本体の内周部が、前記ゴム型本体を構成する他の部分のゴム材料より硬度の高い高硬度ゴムからなる環状ゴム部材により構成されると共に、前記ゴム型本体における前記環状ゴム部材の内周面と、その他ゴム型本体の内周面との間に段差が無いので、様々な使用状況下にも適用可能になると共に、加圧時の前記ゴム型本体の内壁損傷に対する寿命が向上し、ランニングコストの低減に寄与する。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る等方圧加圧装置のゴム型によれば、前記環状ゴム部材が、前記ゴム型本体に設けられた周溝内に埋設接合されてなるので、ゴム型としてより安定した挙動が得られ、長寿命化にも寄与する。
【００２０】
更に、本発明の請求項３に係る等方圧加圧装置のゴム型によれば、前記環状ゴム部材が、前記高硬度ゴムと前記ゴム型本体の間に、１層または２層以上からなる中間ゴム層が設けられると共に、この中間ゴム層のゴム硬度が、前記高硬度ゴムとゴム型本体のゴム硬度の中間の硬度とされてなるので、前記ゴム型本体の内周面と前記蓋体の内面との接線近傍の当該ゴム型本体のゴム硬度が、内径側から外径側に向かって徐々に変化することになり、ゴム型の挙動が更に安定して長寿命化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１に係り、等方圧加圧装置のゴム型の上部構成右半分を示す部分立断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の他の態様例に係り、等方圧加圧装置のゴム型の上部構成右半分を示す部分立断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係り、等方圧加圧装置のゴム型の上部構成右半分を示す部分立断面図である。
【図４】従来例１に係る冷間静水圧加圧成形用成形型の実施例を示す断面図である。
【図５】従来例２に係る乾式冷間正水圧加圧装置の実施例を示す立面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
先ず、本発明の実施の形態１に係る等方圧加圧装置のゴム型について、以下添付図１，２を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１に係り、等方圧加圧装置のゴム型の上部構成右半分を示す部分立断面図、図２は本発明の実施の形態１の他の態様例に係り、等方圧加圧装置のゴム型の上部構成右半分を示す部分立断面図である。これら図１，２において、前記ゴム型外側のシール部や保持治具、ＣＩＰ装置等の図示は省略している。また、当該ゴム型は、ゴム型本体の中心線Ｃを回転中心として、回転対称をなして構成されている。
【００２３】
本発明の実施の形態１に係る等方圧加圧装置のゴム型は、円筒状のゴム型本体１と、このゴム型本体１の上部開口部に嵌合された蓋体２とから構成されており、ゴム型本体１及び蓋体２によって画成される空間に粉末状の成形原料３が充填される。そして、ゴム型本体１を、このゴム型本体１の外周部から、水等の流体を媒体とする圧力媒体により等方圧加圧することにより、成形原料３が所定形状に加圧成形される。符号Ｃは、円筒状のゴム型本体１の中心線を示す。
【００２４】
この様な等方圧加圧装置のゴム型本体１において、ゴム型本体１の内周面１ａと前記蓋体２の内面２ａとの接線近傍の当該ゴム型本体１の内周部が、ゴム型本体１を構成する他の部分のゴム材料より硬度の高い高硬度ゴム５からなる環状ゴム部材４により構成されている。同時に、ゴム型本体１における環状ゴム部材４の内周面４ａと、その他ゴム型本体１の内周面１ａとの間に実質的に段差が無い様に構成されている。ここで、「実質的に」とは、全く段差が無い場合に加えて、その段差が成形上の誤差程度の非常に僅でしかなく、等方圧加圧時に成形される製品に影響を及ぼさない程度のものでしかない場合を含む。
【００２５】
本発明の実施の形態１に係る等方圧加圧装置のゴム型においては、加圧による変形で、蓋部２の内面２ａが環状ゴム部材４の内周面４ａと接する隅部付近に、大きな張力が発生すると同時に、蓋部２と環状ゴム部材４との嵌合部に成形原料３が侵入することもあるので、その過酷な環境下に曝される環状ゴム部材４の材質には高硬度のゴムが要求される。また、環状ゴム部材４は、ゴム型本体１全体の弾性に影響を与えない様な肉厚Ｔを選択する必要がある。一方、ゴム型本体１は、ゴム型として適切な弾性挙動（永久歪が少ない）が要求されるため、それに応えられる材質・硬度を選択することが肝要である。
【００２６】
従って、ゴム型本体１のゴム硬度は、ゴムショア（ＪＩＳ  Ａ）でＨｓ５０〜７０の範囲が好ましいのに対し、環状ゴム部材４を構成する高硬度ゴム５のゴム硬度は、ゴムショア（ＪＩＳ  Ａ）でＨｓ７０を超え９０以下とする範囲が好ましい。また、図１，２において、ゴム型本体１の内周面半径Ｒは３０〜３００ｍｍ程度、肉厚Ｔ１は１０〜３００ｍｍ程度及びゴム型本体１と蓋体２の嵌合長さＬは１０〜１００ｍｍ程度とする一方、環状ゴム部材４の肉厚Ｔ２は５〜２０ｍｍ程度とするのが望ましい。
【００２７】
更に、環状ゴム部材４の内周面４ａが蓋体２の内面２ａからなす上部高さがＴ〜Ｌ、前記内周面４ａが蓋体２の内面２ａからなす下部高さがＴ〜Ｒであるのが望ましい。そして、図１において環状ゴム部材４の内周面４ａが蓋体２の内面２ａからなす上部高さがＬとなった場合、図２に相当する態様となる。
【００２８】
また更に、ゴム型本体１の内周面１ａに、断面形状が環状ゴム部材４と同一の周溝１ｂが設けられ、環状ゴム部材４はこの周溝１ｂ内に埋設され、かつ接合されるのが好ましい。この様な構成により、環状ゴム部材４はゴム型としてより安定した挙動が得られ、長寿命化にも寄与する。環状ゴム部材４の周溝１ｂ内への接合には、ゴム用接着剤等を用いることができる。
【００２９】
尚、本発明の実施の形態１に係る等方圧加圧装置のゴム型は、ゴム型本体１の断面形状が円の外、矩形その他の特殊形状でも良い。そして、本発明の実施の形態１に係る等方圧加圧装置のゴム型は、図１，２ではゴム型本体１の上部開口部のみ示して説明したが、ゴム型本体１の下部開口部においても、上下対称な断面形状を有する構成をなすと共に、上部開口部と同一な機能を有している。尚、実施の形態１では上下両方に、本発明に係る高硬度ゴム型を適用した例を示したが、上下何れか一方だけでもよい。
【００３０】
また、図示は省略するが、蓋体２を位置決めに利用し開孔部に中芯（マンドレル）を通して、円筒状の成形体を成形する場合にも適用可能である。更に、環状ゴム部材４の断面形状は、上下端部の形状が、図１，２に示す如く斜面を有する形状に限らず、中心線Ｃに直交する形状や円弧を有する形状等、他の形状であっても良い。
【００３１】
本発明の実施の形態１に係る等方圧加圧装置のゴム型によれば、ゴム型本体１の内周面１ａと蓋体２の内面２ａとの接線近傍のゴム型本体１の内周部が、ゴム型本体１を構成する他の部分のゴム材料より硬度の高い高硬度ゴム５からなる環状ゴム部材４により構成されると共に、ゴム型本体２における環状ゴム部材４の内周面４ａと、その他ゴム型本体２の内周面１ａとの間に実質的に段差が無いので、加圧時のゴム型本体２の内壁損傷に対する寿命が向上し、ランニングコストの低減に寄与するものである。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態２に係る等方圧加圧装置のゴム型を、以下添付図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係り、等方圧加圧装置のゴム型の上部構成右半分を示す部分立断面図である。
尚、本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、前記環状ゴム部材の構成にあり、その他は全く同構成であるから、環状ゴム部材の構成についての説明に止めるものとする。
【００３３】
即ち、本発明の実施の形態１に係る環状ゴム部材４は、ゴム型本体１の内周面１ａと前記蓋体２の内面２ａとの接線近傍の当該ゴム型本体１の内周部において、ゴム型本体１を構成する他の部分のゴム材料より硬度の高い高硬度ゴム５により１層に構成されていたのに対し、本発明の形態２に係る環状ゴム部材４は、高硬度ゴム５とゴム型本体１の間に、１層からなる中間ゴム層６が設けられている。また同時に、環状ゴム部材４は、中間ゴム層６のゴム硬度が、前記高硬度ゴム５とゴム型本体１のゴム硬度の中間の硬度に構成されている。この場合、ゴム型本体１の硬度をＨｓ５０〜７０とした場合、中間ゴム層６の硬度をＨｓ６０〜８０程度とし、高硬度ゴム５の硬度をＨｓ７０〜９０程度とするのが望ましい。ゴム型の硬度は、内側の硬度を外側の硬度より高くすることが必要である。
【００３４】
前記中間ゴム層６は１層に限定されることなく、２層以上であっても良い。この様な構成からなる場合は、各中間ゴム層６のゴム硬度は、高硬度ゴム５とゴム型本体１のゴム硬度の中間の硬度であって、且つ徐々に変化する様に構成されることが肝要である。環状ゴム部材４が、この様な中間ゴム層６の構成とされてなることによって、ゴム型本体１の内周面１ａと蓋体２の内面２ａとの接線近傍の当該ゴム型本体のゴム硬度が、内径側から外径側に向かって徐々に変化することになり、結果としてゴム型の挙動が更に安定して長寿命化に寄与することになる。
【符号の説明】
【００３５】
Ｃ：ゴム型本体の中心線，
Ｌ：ゴム型本体と蓋体の嵌合長さ，
Ｒ：ゴム型本体の内周面半径，
Ｔ１：ゴム型本体の肉厚，
Ｔ２：環状ゴム部材の肉厚，
１：ゴム型本体，        １ａ：内周面，      １ｂ：周溝，
２：蓋体，              ２ａ：内面，
３：成形材料，
４：環状ゴム部材，      ４ａ：内周面，
５：高硬度ゴム，
６：中間ゴム層
【図１】
0005687934.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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